换流器的工作原理

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1、直流输电的基本原理1换流器电路的理论分析11.1忽略电源电感的电路分析(即Lc=0)21.2包括电源电感的电路分析(即Lc≠0)101.2.1换相过程101.2.2电路的分析112整流和逆变工作方式分析142.1整流的工作方式152.2逆变的工作方式153总结20第20页1换流器电路的理论分析高压直流换流器(包括整流和逆变)主要是由晶闸管阀组成的，其接线方式有很多种，如：单相全波、单相桥式、三相半波、三相全波等，但是我们现在常用的是三相全波，即6脉动换流器。其原理结构如图1-1所示：图1-1三相桥式全波直流换流器原理结构其中，Ua、Ub和Uc表

2、示A、B、C三相交流电压，它们之间相差120゜。令Ua=Emsin(wt+150)Ub=Emsin(wt+30)Uc=Emsin(wt-90)我们可以将换流阀这样定义：第20页图1-26脉动换流阀电路图1.1忽略电源电感的电路分析(即Lc=0)从以上的电路图中，我们可以发现对于三相电压，每相电路中都存在电感Lc，为了便于分析，我们先假设该电感不存在，即Lc=0。（一）无触发延迟（触发角a=0）无触发延迟，即只要阀上晶闸管正向电压建立，门级会立即接收到触发脉冲，导通整阀。对于V1、V3和V5来讲，由于它们共阴极，因此三相中电压较高的那相的阀导通，

3、其余两个阀关断。而对于V4、V6和V2来说，由于它们共阳极，因此三相中电压较低的那相的阀导通，其余两个阀关断。总之，就是比较三相电压的高低来确定哪两个阀导通。下面我们结合下图进行分析：第20页举个例子，C~C0时刻，A相电压最高，B相电压最低。因此根据之前的分析，则共阴极的V1、V3和V5阀，则会由处于A相的V1阀导通，而共阳极的V4、V6和V2阀，则是由处于B相的V6阀导通，此后的依此类推，循环往复。从上述的阀导通表格中可以看出，每个阀单个周期内导通的时间为120゜，V1~V6阀按顺序依次导通，间隔时间为60︒。（举例，如V1阀在-120゜~

4、0︒导通，V2阀在-60゜~60︒时刻导通，其中每个阀导通时间为120゜。V1阀导通起始时刻为-120︒，而V2阀导通的起始时刻为-60゜，两者刚好相差60︒）。接下来再来分析下6脉动换流器输出的直流电压Ud波形。从图1-2中可以看出直流线路上的输出电压Ud的电压与m点和n点的电势有很大关系，即第20页Ud=Um-Un不难发现，m点的电位其实就是共阴极阀V1、V3和V5阀，哪个阀导通，m点电位就是与哪个阀所处的相电压，比如，V1阀导通，m点的电位就是A相此刻的电压。同理，n点电位也是如此。再结合刚刚分析所得阀的导通时刻图，可以得出Ud的波形图：

5、按照一个周期对直流输出电压Ud进行分析：对于C~C0时刻：Ud=ea-eb=eab对于C0~C1时刻：Ud=ea-ec=eac对于C1~C2时刻：Ud=eb-ec=ebc对于C2~C3时刻：Ud=eb-ea=eba对于C3~C4时刻：Ud=ec-ea=eca对于C4~C5时刻：Ud=ec-eb=ecb以C~C0时刻为例，此时可以进行如下的推导：Ud=ea-eb=eab=Emsin(wt+150゜)-Emsin(wt+30︒)=Em·2cos(wt+90︒)·sin60︒=3Emcos(wt+90︒)（wt∈[-120︒,-60︒]）=3Emco

6、sµ（µ∈[-30︒,30︒]）再以C0~C1时刻为例，Ud=ea-ec=eac=Emsin(wt+150゜)-Emsin(wt-90︒)=Em·2cos(wt+30︒)·sin120︒=3Emcos(wt+30︒)（wt∈[-60︒,0︒]）=3Emcosµ（µ∈[-30︒,30︒]）第20页该周期的其它时段也是如此，因此Ud由上述的推导，可以发现Ud就是以3Em为基数的三角函数，其函数区间为[-30︒,30︒]。则Ud的波形图如下（以下纯属个人意思，通过这个公示我们可以看出，对于wt∈[-120︒,-60︒]这个区间，Ud将该区间的正弦函数

7、幅值增大了，但是切割成了两段，更利于采样滤波了。）直流电压是由线电压的60°时段组成的。因此，平均直流电压可由任一60°时段的瞬时电压积分后对时间求平均得到。则Ud==用相电压的有效值或者线电压的有效值表示（相电压：单相电压，火线对零线电压，常用的为220V。线电压为任意两根相线之间的电压，常用的为380V。线电压=3相电压。）其中，交流电峰值Em为相电压有效值的倍，则（为相电压有效值，为线电压有效值）Ud==Ud==通过对输出的平均直流电压Ud推导，可以很容易得到阀电压的波形。因为当该阀导通时，我们可以简单的认为该阀上所承受的电压为0；而当阀

8、关断时，则无论时共阳极还是共阴极的阀，它们必定都有一个阀是导通的。因此，它们一第20页端的电压必定为导通阀所在的相电压，另一端为本相电压，这样其阀上的